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Écologie microbienne : vers l'harmonisation de l'évaluation de la qualité des sols

Acceptée à l'unanimité par l'Organisation internationale de normalisation (ISO), la norme ISO 11063 d'extraction directe de l'ADN d'échantillons de sols marque une étape importante dans l'harmonisation des méthodes de quantification et d'identification des communautés microbiennes des sols. Mise au point au laboratoire de Microbiologie du sol et de l'environnement de l'Inra de Dijon, la méthode présente l'avantage de pouvoir effectuer en routine des analyses qualitatives pour évaluer la structure génétique et l’abondance des micro-organismes du sol.

Microbiologie du sol et de l'environnement, Inra-Université de Bourgogne, centre Inra Dijon. © Inra, J. Schmit
Par Patricia Léveillé
Mis à jour le 03/03/2014
Publié le 09/12/2010

Leur nombre peut atteindre un milliard par gramme de sol. Bactéries et champignons forment les deux communautés les plus importantes de micro-organismes qui peuplent nos sols. A cette diversité correspond une multitude de fonctions. Ils contribuent à la fertilité des sols, à la santé et la croissance des plantes, à la qualité des produits agricoles, aux cycles de l'azote, du carbone, à la biodégradation des pesticides, aux transferts hydriques… Même microscopiques, les micro-organismes du sol ont des effets visibles à l'œil nu.

"Les scientifiques doivent proposer des outils complémentaires pour relier la biodiversité aux fonctions rendues par le sol. Le sol est un milieu vivant, pas seulement une source de substance nutritive pour les plantes," explique Fabrice Martin-Laurent, de l'unité Microbiologie du sol et de l'environnement (MSE) de l'Inra Dijon. Afin de préserver la qualité des sols, il est donc nécessaire de définir des indicateurs de leur santé. Dans ce contexte, l’enjeu des recherches en écologie microbienne du sol vise à mieux connaître l’abondance, la diversité (taxonomique et fonctionnelle) et l’activité des micro-organismes telluriques.

Jusqu'aux développements des techniques en biologie moléculaire, la vie microbienne du sol était considérée comme une boîte noire en raison de la difficulté d'isoler et de cultiver in vitro les micro-organismes. Des recherches foisonnantes pour contourner ces difficultés ont donné le jour aux méthodes d'extraction directe de l'ADN du sol. À partir d’un échantillon prélevé dans le sol, des traitements sont appliqués afin d’extraire et purifier l’ADN microbien. Il n'y a pas de mise en culture des micro-organismes mais récupération directe de leur génome. Aujourd'hui, en France, une dizaine de compagnies commercialisent des kits d'extraction.

Toutefois, les chercheurs de l'Inra se sont rendu compte que le résultat des analyses moléculaires était différent selon le type de méthode d'extraction employée. "Ces problèmes méthodologiques proviennent de l'absence de normes dans le domaine de l'écologie microbienne" poursuit Fabrice Martin-Laurent qui affirmait déjà en 2001 dans un article scientifique sur les biais méthodologiques que "les écologistes microbiens doivent se concerter et harmoniser leurs méthodes". Depuis une dizaine d'années, le laboratoire MSE a conduit des travaux pour mettre au point et faire valider une méthode standardisée d'extraction directe des acides nucléiques du sol, avec le soutien de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe) et l'Association française de normalisation (Afnor).

"En 2006 à Londres, l'Organisation internationale de la normalisation a retenu notre proposition. Nous avons alors mené des essais inter-laboratoires avec six laboratoires français, publics et privés, pour tester notre méthode. En 2009, nous avons étendu les essais à l'échelle européenne, impliquant 13 laboratoires", relate le chercheur. La norme ISO 11063 - Soil quality – Method to directly extract DNA from soils samples – a été acceptée à l'unanimité par l'ISO cette année au congrès annuel organisé à Pulawy (Pologne).

Cette reconnaissance représente une étape importante pour la compréhension du rôle de la biodiversité microbienne dans le fonctionnement des écosystèmes terrestres. La méthode présente en outre l'avantage d'être routinisable. "Ce sont les outils qui font évoluer la réglementation. La législation s'appuie sur les standards existants", a conscience Fabrice Martin-Laurent. La méthode ISO 11063 est d’ores et déjà disponible au catalogue de l'ISO et sa version française sera disponible au catalogue Afnor. Elle pourra ainsi être appliquée en routine par les laboratoires. Prochaine étape pour le laboratoire dijonnais : proposer cette norme à l'OCDE afin d'étendre son champ d'application aux régions non représentées à l'ISO, l'Amérique du Nord et l'Amérique du Sud.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Philippe Lemanceau Microbiologie du sol et de l'environnement, Inra-Université de Bourgogne, centre Inra Dijon
  • Fabrice Martin-Laurent Microbiologie du sol et de l'environnement, Inra-Université de Bourgogne, centre Inra Dijon
  • Laurent Philippot Microbiologie du sol et de l'environnement, Inra-Université de Bourgogne, centre Inra Dijon
Département(s) associé(s) :
Environnement et agronomie

Références

Philippot L., Abbate C., Bispo A., Chesnot T., Hallin S., Lemanceau P., Lindström K., Pandard P., Romero E., Schloter M., Simonet P., Smalla K., Wilke B.M., Martin-Laurent F. 2010. Soil microbial diversity: an ISO standard for soil DNA extraction. J. Soils Sediments, on line DOI: 10.1007/s11368-010-0265-8.

http://www.springerlink.com/content/yh278271057205u3/

 Martin-Laurent F, Philippot L, Hallet S, Chaussod R., Germon J. C., Soulas G. and Catroux G. 2001. DNA extraction from soils: old bias for new microbial diversity analysis methods. Applied and Environmental Microbiology 67 : 2354-2359.